Transmission le long de l'axone

Les impulsions, reçues par les dendrites, sont synthétisées au niveau du "Cône d'implantation".

Comment se transmettent-elles ensuite le long de l'axone jusqu'aux boutons des terminaisons synaptiques?

C'est un jeu complexe et raffiné, agencement astucieux de divers dispositifs élémentaires:

- des solutions aqueuses
- des ions, principalement Na⁺ et K⁺;
- la membrane cellulaire;
- des canaux membranaires à commande électrique;
- des différences de potentiel électrique;
- des différences de concentration;
- des pompes ioniques;
- l'ATP.

Voici le déroulement du processus.

Au repos, une sorte d'équilibre s'est établi entre deux tendances antagonistes.

A l'intérieur du neurone, on trouve de gros anions organiques A- et des cations K+ (potassium). A l'extérieur, des cations Na+ (sodium).

D'un point de vue électrique, l'intérieur de la cellule est ainsi chargé négativement, tandis que l'extérieur est positif. Cela attire les cations Na⁺ vers l'intérieur, et y retient les K^+.

Du point de vue de la concentration, les K⁺ sont plus rares à l'extérieur, et les Na⁺ à l'intérieur, ce qui a pour effet de les attirer de l'autre côté de la membrane.

Remarque. Cette situation d'équilibre n'est pas statique. Il s'y opère des échanges constants, semblables à ceux décrits ci-après, mais beaucoup moins rapides, car utilisant des canaux passifs, plus rares et plus lents.

Rappelons qu'à l'équilibre le potentiel de membrane est de - 70 mV.

Alors,

1	L'impulsion arrive sous la forme d'ions Na+ sous la membrane.
2	Le potentiel de membrane s'en trouve relevé de -70 à -55 mV.
3	A - 55 mV ("potentiel d'excitation"), les canaux Na+, à commande électrique, s'ouvrent.
4	Les ions Na+ extérieurs entrent en grand nombre, attirés à la fois par la différence de potentiel et la différence de concentration.
Dès cette phase, l'entrée d'ions Na+ se propage à la zone immédiatement voisine, qui dès lors est elle aussi portée à la phase 1. C'est ainsi que s'opère la transmission longitudinale de l'impulsion.
5	L'entrée massive de ces ions positifs porte le potentiel jusqu'à + 30 mV.
6	A + 30 mV, les canaux Na+ se ferment et les canaux K+ s'ouvrent.
7	Les ions K+ sortent dès lors du neurone, sous l'effet de la différence de concentration. Ceci s'effectue contre la différence de potentiel.
8	Ce qui fait chuter la différence de potentiel en-dessous de - 70 mV.

A ce stade, le processus marque un temps d'arrêt.

Jusqu'ici, les opérations se sont déroulées sans aucun apport d'énergie, car les ions se sont déplacés sous l'influence d'une différence de potentiel et/ou de concentration. Pour reconstituer la situation initiale après le passage de l'impulsion, il va falloir faire rentrer les ions K⁺ et ressortir les ions Na⁺. Un apport d'énergie sera nécessaire. C'est l'ATP qui la fournira, par l'intermédiaire d'une pompe ionique spécialisée, qui est elle aussi une sorte de canal, pouvant forcer le passage des ions contre les différences de potentiel et de concentration.

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D'un point de vue électrique, les neuf phases du processus peuvent se résumer par le graphique suivant.

	Et la transmission de l'impulsion peut être vue comme un déplacement de cette courbe le long de la membrane de l'axone.

Pour plus de détails, et pour des animations plus complètes, on consultera (en anglais):

icarus.med.utoronto.ca/neurons/index.swf